稀有视网膜细胞可能是眼睛感知真实色彩的关键

稀有视网膜细胞可能是眼睛感知真实色彩的关键罗切斯特大学的研究人员利用自适应光学技术深入了解了视网膜的复杂工作原理及其在处理颜色方面的作用。他们在眼窝中发现了难以捉摸的视网膜神经节细胞（RCG），这些细胞可以解释人类是如何看到红、绿、蓝和黄色的。视网膜上有三种类型的锥状体来检测颜色，它们对短、中或长波长的光都很敏感。视网膜神经节细胞将这些锥状体的输入信息传递给中枢神经系统。20世纪80年代，威廉-G-艾林医学光学教授戴维-威廉姆斯（DavidWilliams）帮助绘制了解释色彩检测的"基本方向"图。然而，眼睛检测颜色的方式与人类看到颜色的方式存在差异。科学家们怀疑，虽然大多数RGC遵循基本方向，但它们可能与少量非基本方向的RGC协同工作，从而产生更复杂的感知。最近，来自罗切斯特视觉科学中心、光学研究所和弗劳姆眼科研究所的一组研究人员在眼窝中发现了一些难以捉摸的视网膜神经节细胞，它们可以解释人类是如何看到红、绿、蓝和黄色的。视觉科学中心的博士后研究员萨拉-帕特森（SaraPatterson）领导了这项研究。"关于它们的反应特性是如何运作的，我们还有很多东西需要了解，但它们是视网膜处理颜色过程中缺失环节的一个令人信服的选择。"该团队利用自适应光学技术，这种技术使用可变形的镜面来克服光线失真，最早由天文学家开发，用于减少地面望远镜的图像模糊。20世纪90年代，威廉姆斯和他的同事们开始将自适应光学技术应用于人眼研究。他们制造了一种照相机，可以补偿眼睛自然像差造成的畸变，产生单个感光细胞的清晰图像。帕特森说："眼睛晶状体的光学结构并不完美，这确实降低了眼底镜的分辨率。自适应光学技术能检测并校正这些像差，让我们能够清晰地观察眼睛。这让我们能够前所未有地接触到视网膜神经节细胞，它们是大脑视觉信息的唯一来源。"增进我们对视网膜复杂过程的了解，最终有助于找到更好的方法，让失去视力的人恢复视力。帕特森说："人类有20多个神经节细胞，而我们的人类视觉模型只基于三个神经节细胞。视网膜上有很多我们不知道的东西。这是工程学完全超越视觉基础科学的罕见领域之一。现在人们的眼睛里装着视网膜假体，但如果我们知道所有这些细胞的作用，我们就能让视网膜假体根据神经节细胞的实际功能作用来驱动它们。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1430067.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1430067.htm

细胞图谱捕捉到了人类视网膜的多彩细节

细胞图谱捕捉到了人类视网膜的多彩细节为了将细节扩大10倍，新研究的研究人员利用了一种叫做迭代间接免疫荧光成像（4i）的新技术。其基本原理听起来很简单--在拍下图像并使用三种染料进行测量后，把样品中的染料洗掉，然后用另外三种染料进行染色。一次又一次地重复这个过程，然后用计算机将所有的图像合并成一个，然后就可以了--最终的结果是一张标有几十种蛋白质的显微镜图像。在这种情况下，苏黎世联邦理工学院的研究人员使用4i技术创建了人类视网膜的新细胞图谱。在18天里，一个机器人拍下了18个不同批次的染色蛋白质的图像，最终创造了一个包含53种不同类型蛋白质的彩色显微镜图像。完整的4i视网膜图像，显示了组织的错综复杂的细节Wahle等人，《自然-生物技术》2023期他们没有从人身上提取视网膜，而是在实验室里用干细胞培育出迷你的3D版本，其发育方式与真实的视网膜非常相似。利用这些视网膜器官，该团队展示了这种成像方式可用于研究人类发育，研究人员对一系列不同年龄的视网膜器官进行了处理，一直到它们39周的发育期。"我们可以用这个时间序列来显示类器官组织是如何慢慢建立起来的，哪些细胞类型在哪里增殖，什么时候增殖，以及突触的位置，"该研究的高级作者GrayCamp说。"这些过程与胚胎发育过程中的视网膜形成过程相类似。"下一步，研究人员计划将这种技术用于视网膜器官，如视网膜色素变性（一种可导致失明的退行性疾病），以研究该疾病的进展并寻找如何治疗的新见解。最终，他们希望将该技术应用于其他类型的组织，以研究发育和疾病。该研究发表在《自然-生物技术》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358799.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358799.htm

科学家在实验室的培养皿中培养出迷你眼睛来研究失明问题

科学家在实验室的培养皿中培养出迷你眼睛来研究失明问题就像所有器官一样，这些眼睛一开始是由捐赠者收集的成人皮肤细胞。科学家们能够将这些皮肤细胞变成所谓的诱导多能干细胞（iSPCs），然后可以哄骗它们形成特定的细胞类型。由此产生的迷你器官是三维模型，比培养出的扁平的标准细胞更准确地模仿真实事物，使科学家能够用它们来研究发育、疾病和药物。在这种情况下，伦敦大学学院（UCL）的研究人员想观察他们是否能让感光的视杆细胞排列成层，就像它们在视网膜中出现的那样。结果他们取得了成功，研究小组能够利用单细胞RNA测序技术，对这些细胞进行比以往更详细的成像。该研究的第一作者YehChwanLeong博士说："要研究病人视网膜上无法触及的微小神经细胞是很困难的，因为它们是如此错综复杂地连接在一起，并精巧地安置在眼睛的后面。通过使用一个小的皮肤活检，我们现在有技术将细胞重新编程为干细胞，然后创造出实验室生长的视网膜，其DNA与我们的病人相同，因此具有相同的遗传条件。"这里所说的遗传条件是厄舍尔综合征，这是一种罕见的先天性缺陷，可能会使婴儿出生时就失聪，并且到成年时视力会退化。通过从患有和不患有厄舍尔综合症的捐赠者身上培育迷你眼睛，该团队能够观察到两者之间的差异。这最终可以为这种疾病的新疗法提供线索，也可以为其他疾病如视网膜色素变性提供线索。在未来的工作中，该团队计划使用更广泛的患者样本培育更多的迷你眼睛，并在它们身上测试不同的药物。该研究发表在《干细胞报告》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333519.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333519.htm

研究发现反复的眼压升高会加速眼睛的老化

研究发现反复的眼压升高会加速眼睛的老化该研究发表在《老化细胞》上，由DorotaSkowronska-Krawczyk博士和她的同事进行。该研究深入探讨了老化视网膜中发生的表观遗传和转录变化，以及压力（如眼压增加）如何导致视网膜发生与自然老化类似的变化。此外，该研究表明，年轻的视网膜组织中的重复性压力可导致加速老化。衰老是一个普遍的过程，影响到生物体内的所有细胞。在眼睛里，它是一组称为青光眼的神经病的主要风险因素。由于全球老龄化人口的增加，目前的估计显示，青光眼患者（40-80岁）的数量将在2040年增加到1.1亿以上。当UCI领导的团队调查了用轻度压力升高治疗的眼睛的视神经头时，他们注意到，在年轻的视神经头中，没有轴突损失的迹象。然而，在老龄动物的视神经中，观察到轴突的明显扇形损失，与青光眼患者通常观察到的表型相似。资料来源：UCI医学院Skowronska-Krawczyk说："我们的工作强调了早期诊断和预防的重要性，以及对包括青光眼在内的年龄相关疾病的特定管理。我们观察到的表观遗传学变化表明，染色质水平上的变化是以累积的方式获得的，在几次压力之后。这为我们提供了一个预防视力丧失的机会之窗，如果并且在疾病被早期识别时。"在人类中，眼压有一个昼夜节律。在健康人中，眼压通常在12-21毫米汞柱的范围内波动，大约有三分之二的人在夜间的时候眼压最高。由于眼压的波动，单一的眼压测量往往不足以描述青光眼患者的真实病理和疾病进展的风险。据报道，长期的眼压波动是青光眼进展的一个有力预测因素。这项新研究表明，眼压波动的累积影响直接导致了组织的老化。Skowronska-Krawczyk说："我们的观察表明，当对老年动物进行时，即使是适度的静水眼压升高也会导致视网膜神经节细胞损失和相应的视觉缺陷。我们正在继续努力了解老化过程中累积变化的机制，以便找到潜在的治疗目标，同时还在测试不同的方法来防止压力导致的加速衰老过程"。研究人员现在有一个新的工具来估计压力和治疗对视网膜组织老化状态的影响，这使得这些新发现成为可能。与时钟基金会和Altos实验室的SteveHorvath博士合作，他们率先开发了表观遗传时钟，可以根据组织DNA中的甲基化变化来测量年龄，研究人员有可能表明，重复的、温和的眼压升高可以加速组织的表观遗传年龄。Skowronska-Krawczyk说："除了测量视力下降和一些由于压力和潜在的治疗引起的结构变化，我们现在可以测量视网膜组织的表观遗传年龄，并利用它来寻找防止视力下降的最佳策略。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339129.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339129.htm

研究称跳蛛或经历类似快速眼动的睡眠 甚至可能会做梦

研究称跳蛛或经历类似快速眼动的睡眠甚至可能会做梦据CNET报道，跳蛛可以说是最可爱的蛛形纲动物。一个科学家小组已经在这类蜘蛛身上观察到一种类似快速眼动睡眠的状态，这导致它们可能在做梦。现在对蜘蛛的研究还处于早期阶段，但初步结果很吸引人。康斯坦茨大学和德国马克斯-普朗克动物行为研究所的生态学家DanielaRoessler是本周发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上的一份关于跳蛛的报告的主要作者。Roessler在Twitter上发表了关于该研究结果的概述。Roessler在Twitter上分享了跳蛛的视频片段。这位研究人员发推文称：“有规律的阶段性蜷缩它们的腿，以似乎不受控制的动作抽动。让我们想起了很多睡着的狗或猫，我们问：这可能是快速眼动睡眠吗？”人类和其他一些动物会经历快速眼动（REM）睡眠，这种状态与做梦有关。你可能已经在行动中看到了这一点，狗或猫的眼睛在紧闭的眼睑下四处乱转，腿或脚抽搐，好像在追逐什么。蜘蛛不会像人类那样移动它们的眼睛，但它们会移动它们的视网膜。对科学家来说，幸运的是，幼体跳蛛是透明的，因此，当蛛形纲动物在夜间用丝线悬空休息时，该团队跟踪了小蜘蛛的视网膜运动。研究小组拍摄了几个小时的视频，观察到蜘蛛的腿蜷缩抽搐，而它们的视网膜在移动--这种组合表明它们处于类似快速眼动睡眠的状态。报告说，视网膜运动的阵势是一致的，有规律的持续时间和间隔，并在夜间增加。科学家们还没有准备好宣布跳蛛会做梦的消息，但Roessler称这种可能性“令人振奋”。“我们需要仔细研究快速眼动睡眠和类似快速眼动的行为在整个动物王国中可能是多么普遍，”Roessler在Twitter上说。“我们可能可以从中学习很多东西，因为即使在人类中，快速眼动睡眠仍然是一个很大的谜团。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302721.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302721.htm

5种最奇怪的动物眼睛：它们看到的世界 我们无法想象

5种最奇怪的动物眼睛：它们看到的世界我们无法想象有一些眼睛我们很好理解，比如食草动物的水平瞳孔让它们能够看到周围环境的全景，这有助于它们看到捕食者的到来，并在逃跑时避开障碍物，而夜间掠食者的瞳孔是垂直的，可以最大限度地提高夜视能力。然而，在这个壮丽、广阔、多样化的世界中，还有其他种类的眼睛以我们无法想象的方式观看世界。下面是已知的5种世界上最奇怪的眼睛。石鳖HansHillewaert一、不是眼睛的眼睛——石鳖当您想到眼睛时，您肯定会想到它至少是由细胞构成的，但是这种叫作石鳖的奇怪海洋软体动物，它们的眼睛是由“石头”构成的。这些小型生物是多板纲的，它们身体的外面被一个厚厚的连锁“板甲”保护着，完全融入周围的岩石中，难以被人发现。它们在岩石上爬行，吃着在那里发现的任何东西，但如果您沿着它甲壳的周边和底部寻找它们的眼睛的话，那么您根本找不到哪个器官可以当作眼睛来用。当然，石鳖是有眼睛的，只是它们没有常规柔软的眼睛，它们的眼睛在它们的甲壳上，并且是由矿物制成的——更具体地说是一种称为文石的碳酸钙。另外，石鳖还不止一对眼睛，它和一些软体动物一样拥有许多眼睛，只是石鳖的眼睛是无规则地散布在它们的甲壳表面。图源：哈佛大学维斯研究所如上图，深色部分就是石鳖的眼睛，这些眼睛由一个文石晶状体和某种视网膜组成，被称为微眼（aesthetes），它们甲壳上有数百个这样的微眼，组成一个复杂的视觉网络，可以吸收光线解析图像。科学界至今都没有搞清楚，石鳖的视觉信息是如何被大脑处理的，但它们可以帮助我们更好地理解过去眼睛进化所经历的一些疯狂的事。首先，不难发现，这种眼睛是非常原始的，最古老的石鳖化石可以追溯到4亿年前，它是古老的生物，并保留了包括眼睛在内的一些古老特征。其次，科学家推测已灭绝的三叶虫也有眼睛，也是由矿物组成——其晶状体是由方解石制成的，三叶虫的眼睛可能就是动物史上第一个真正复杂的眼睛。所以，研究石鳖可以帮助我们了解很多关于地球上动物视觉的进化。图：螳螂虾二、真正的超能眼睛——螳螂虾在动物王国中，已知的最复杂的眼睛属于底栖海洋甲壳类动物——螳螂虾。人类可以看到色彩斑斓的世界，其实我们的眼睛在哺乳动物中已经是非常强大的，大部分哺乳动物的眼睛看不到这么多颜色，这和哺乳动物在过去通常在夜间活动有关系。决定眼睛看到多少颜色是眼睛中的视锥细胞，而决定眼睛能在夜间看到东西的是视杆细胞，人类有三种视锥细胞——分别对红绿蓝三个可见光波段敏感，以及一种视杆细胞——它对自然光的大部分波长都敏感，但它无法分辨彼此。这4种光感受细胞构成了我们的视觉，三种视锥细胞的相互作用让我们看到了彩色世界，而丰富的视杆细胞让我们在夜晚也能看到事物（人眼拥有1.2亿个视杆细胞，而三种视锥细胞总共只有600万个）。螳螂虾眼睛特性 CédricPeneau螳螂虾是一种色彩缤纷的小型虾蛄，这可能和它们异常强大的眼睛也有关系，它们的复眼里拥有16种光感受细胞——是已知最多的。其中12种是用颜色相关的，具有常见的彩色感光细胞，以及对紫外线敏感的感光细胞，看到紫外线并不特别，有许多动物都能做到，但是螳螂虾可以看到五个不同的紫外线频段。另一方面，它们还可以看到偏振光。与看到紫外线一样，也有很多动物可以看到偏正光，但是螳螂虾是唯一能看到圆偏振光的动物。由于研究人员已经证明，快速生长、混乱的癌细胞实际上与健康组织会不同地反射偏振光，所以螳螂虾被认为可以在症状出现之前发现癌症。现在有许多科学团队正在积极仿生它们的眼睛，以设计出能够提前看到癌症的相机。除此之外，螳螂虾的每只眼睛都能独立移动，而且单个眼睛就能感知到深度，而包括人类在内的大部分动物只能通过两只眼睛相互作用来感受深度。麻雀，眼睛看起来很深邃 Fir0002三、看到地球磁场——一些鸟类鸟类有着又小又圆的眼睛，但它们的眼睛比我们强大许多。我们前面提到过，人眼有4种光感受细胞，而大部鸟类有6种，4种视锥细胞——比我们多的一种就是对紫外线敏感的，以及1种视杆细胞和1种不寻常的双视锥细胞——可提供非彩色运动感知。这似乎没法和螳螂虾相提并论，但是有一些候鸟在这个基础上可以看到地球的磁场，以此帮助它们导航，从而完成跨洲的超远迁徙。图源：JillianDitner长时间以来，人们并不清楚那些长距离迁徙的候鸟是如何完成迁徙的，直到最近，科学家将其中的原因范围缩小到一类被称为隐色素的光敏蛋白质。这种蛋白质依赖蓝光，这表明鸟类的磁感受可能是基于视觉的。四眼鱼 Quartl四、一眼两用——四眼鱼“四眼鱼”听起来视乎是长了四只眼睛一样，其实并不是的，它们只有两个眼睛，只是和身体相比显得特别大，而且这双大眼睛已经进化出令人难以置信的适应能力。它们的生态位是水面，它们大部分时间都花在水面上，捕食那些在水生生态系统周围盘旋的昆虫。它们大大且凸起的眼睛有助于它们露出空气，并更好的看到飞虫，但有意思的地方是，它们眼睛很大，以至于有一半是在水下的，这让事情变得相当有趣。它们的每个瞳孔分为两半，其中一半位于水线上方（背侧），而另一半位于水线下方（腹侧）。通过这种方式，四眼鱼可以同时看到水面和水下——光线传播不同的环境以观察捕食者和猎物。CharlesJ.Sharp更有趣的地方是，水面和水下部分晶状体的厚度是有所不同的，以适应空气和水生介质的不同折射率。另外，角膜上皮的厚度也不同，视网膜感光细胞中的蛋白质也略有不同——水面视网膜对绿光更敏感，水下视网膜对黄光更敏感。一只眼睛拥有两种完全不同的适应，叫它们四眼鱼并不为过。五、另类看色彩方式——乌贼乌贼的眼睛拥有奇怪的W型瞳孔，让它们显得有点独特，现在生物学家已经确定这种特征有助于它们平衡垂直不均匀的光场，这是它们栖息的水深处常见的适应。但乌贼独特的地方是，它们的眼睛只拥有一种光感受细胞，但却可以看到不同颜色，甚至可能看到我们不知道的颜色。乌贼独特的瞳孔可以促进一种完全有别于其它动物观察颜色的方式——利用光线穿过棱镜分裂成色彩的方式。当我们眼睛里的晶状体无法将颜色聚焦在同一点上时，就会出现所谓的色差，从而将鲜明的阴影对比度变成不同色调，乌贼可能把这个我们眼睛的问题变成了解决方案。当不可避免出现色差时，瞳孔越小色差就越小，因此瞳孔较宽的乌贼非常容易出现这种情况，这会让乌贼看到的图像变得模糊。但是这种模糊可以带给它们不一样的“颜色体验”，这就解释了为什么乌贼只有一种感光细胞却能让身体颜色与环境相协调进行伪装。另外，乌贼的眼睛还可以旋转，最近科学家发现这些旋转的眼睛会产生立体视觉，这也是乌贼有别于其它动物看到深度的方式。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426155.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426155.htm